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KR102382591B1 - 유기 발광 표시 장치 - Google Patents

유기 발광 표시 장치 Download PDF

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KR102382591B1
KR102382591B1 KR1020140163368A KR20140163368A KR102382591B1 KR 102382591 B1 KR102382591 B1 KR 102382591B1 KR 1020140163368 A KR1020140163368 A KR 1020140163368A KR 20140163368 A KR20140163368 A KR 20140163368A KR 102382591 B1 KR102382591 B1 KR 102382591B1
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Abstract

본 발명에 따른 유기 발광 표시 장치는 데이터 라인에 소스 전극이 연결되고, 스캔 라인에 게이트 전극이 연결되는 제1 트랜지스터, 구동 전압에 소스 전극이 연결되고, 게이트 전극이 상기 제1 트랜지스터의 드레인 전극과 연결되는 제2 트랜지스터, 상기 제2 트랜지스터의 게이트 전극과 상기 제2 트랜지스터의 소스 전극 사이에 연결되는 캐패시터, 상기 제2 트랜지스터의 드레인 전극에 연결되는 유기 발광 다이오드, 그리고 상기 유기 발광 다이오드 및 공통 전압과 연결되는 제3 트랜지스터를 포함한다.

Description

유기 발광 표시 장치{ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE DISPLAY}
본 발명은 유기 발광 표시 장치에 관한 것이다.
유기 발광 표시 장치(OLED)의 기본적인 화소 회로 구조는 2개의 트랜지스터와 1개의 캐패시터를 포함한다. 이러한 종래 기술에 따른 유기 발광 표시 장치는 캐소드(Cathode)와 공통 전압 또는 공통 전원(ELVSS)을 같은 노드로만 구성하기 때문에, 회로 구성 및 동작에 한계가 오고 있다.
종래 기술은 구동 전압(ELVDD)를 낮은 전압으로 한 후, 구동 트랜지스터의 드레인 전극을 구동 전압의 낮은 전압으로 초기화한다. 그리고, 종래 기술은 공통 전원의 하이 전압으로 역바이어스를 인가하여 유기 발광 표시 장치를 오프 시킨다. 이때 종래 기술은 전원 스윙(Swing)으로 기생 캡(Cap)에 의한 커플링(Coupling)에러가 발생한다.
그리고, 종래 기술에 따른 화소 회로 구조는 발광 후에 애노드를 초기화 할 때 별도의 전압(Vinit)을 제공하는 추가배선이 필요하다.
본 발명은 다양한 구조의 회로를 형성할 수 있는 유기 발광 표시 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 유기 발광 표시 장치는 데이터 라인에 소스 전극이 연결되고, 스캔 라인에 게이트 전극이 연결되는 제1 트랜지스터, 구동 전압에 소스 전극이 연결되고, 게이트 전극이 상기 제1 트랜지스터의 드레인 전극과 연결되는 제2 트랜지스터, 상기 제2 트랜지스터의 게이트 전극과 상기 제2 트랜지스터의 소스 전극 사이에 연결되는 캐패시터, 상기 제2 트랜지스터의 드레인 전극에 연결되는 유기 발광 다이오드, 그리고 상기 유기 발광 다이오드 및 공통 전압과 연결되는 제3 트랜지스터를 포함한다.
상기 제3 트랜지스터는, 상기 유기 발광 다이오드의 캐소드와 상기 공통 전압 사이에 형성될 수 있다.
상기 제3 트랜지스터는, 드레인 전극이 상기 유기 발광 다이오드의 상기 캐소드에 연결되고, 소스 전극이 상기 공통 전압에 연결될 수 있다.
상기 제3 트랜지스터의 소스 전극은, 상기 유기 발광 다이오드의 상기 캐소드와 연결되고, 상기 공통 전압의 제1 저항 성분과 상기 캐소드의 제2 저항 성분이 병렬로 이중 배선을 형성할 수 있다.
상기 제3 트랜지스터는, 각각 적색(red), 녹색(green) 및 청색(blue)을 발광하는 부화소 단위로 형성되거나 적색(red), 녹색(green) 및 청색(blue)을 모두 포함하는 화소 단위로 형성될 수 있다.
본 발명의 유기 발광 표시 장치는 데이터 라인에 소스 전극이 연결되고, 스캔 라인에 게이트 전극이 연결되는 제1 트랜지스터, 구동 전압에 소스 전극이 연결되고, 게이트 전극이 상기 제1 트랜지스터의 드레인 전극과 연결되는 제2 트랜지스터, 상기 제2 트랜지스터의 드레인 전극에 연결되는 유기 발광 다이오드, 그리고 상기 유기 발광 다이오드의 캐소드와 애노드 사이에 형성되는 제3 트랜지스터를 포함한다.
상기 제3 트랜지스터는, 드레인 전극이 상기 유기 발광 다이오드의 애노드와 연결되고, 소스 전극이 상기 유기 발광 다이오드의 캐소드 또는 공통 전압 중 적어도 하나 이상과 연결될 수 있다.
상기 제3 트랜지스터는, 상기 공통 전압을 이용해 상기 유기 발광 다이오드의 애노드를 초기화할 수 있다.
상기 제3 트랜지스터는, 각각 적색(red), 녹색(green) 및 청색(blue)을 발광하는 부화소 단위로 유기 발광 다이오드의 구동을 제어하거나, 적색(red), 녹색(green) 및 청색(blue)을 모두 포함하는 화소 단위로 유기 발광 다이오드의 구동을 제어할 수 있다.
본 발명의 유기 발광 표시 장치는 기판, 상기 기판 상에 형성되는 액티브 층, 상기 액티브 층 위에 형성된 게이트 절연막, 상기 액티브 층과 대응되어 위치하며, 상기 게이트 절연막 위에 형성되는 게이트 전극, 상기 게이트 절연막 위에 형성되어 유기 발광 다이오드와 연결되는 제1 전극, 그리고 상기 게이트 절연막 위에 형성되어 공통 전압과 연결되는 제2 전극을 포함한다.
상기 제1 전극은, 상기 유기 발광 다이오드의 캐소드와 연결될 수 있다.
상기 제2 전극은, 상기 유기 발광 다이오드의 캐소드 또는 상기 공통 전압 중 적어도 하나 이상과 연결될 수 있다.
상기 제1 전극은, 제3 트랜지스터의 드레인 전극을 형성하고, 상기 제2 전극이 상기 제3 트랜지스터의 소스 전극을 형성할 수 있다.
상기 제1 전극은, 상기 유기 발광 다이오드의 애노드와 연결되고, 상기 제2 전극은 상기 유기 발광 다이오드의 캐소드 또는 공통 전극과 연결되어 제3 트랜지스터를 형성할 수 있다.
상기 제3 트랜지스터는, 상기 제2 전극과 연결된 상기 공통 전압을 이용해서 상기 유기 발광 다이오드의 애노드를 초기화 시킬 수 있다.
본 발명에 따르면 다양한 구조의 화소 회로를 형성하여 애노드 초기화를 위한 배선을 줄여 개구율을 확보하거나 파워(power) 안정화에 매우 강건한 구조를 형성할 수 있는 환경을 제공한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 한 부화소의 등가 회로도를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 단면을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 화소를 나타낸 평면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 화소를 나타낸 평면도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 단면을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 화소를 나타낸 평면도이다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 한 부화소의 등가 회로도를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 단면을 도시한 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 표시 장치를 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 한 부화소의 등가 회로도를 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 부화소는 i 번째 스캔 라인(Si) 및 j 번째 데이터 라인(Dj)에 연결된 화소인 것으로 가정한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 부화소는 스위칭 트랜지스터(스위칭 TR), 구동 트랜지스터(구동 TR), 커패시터(Cst) 및 유기 발광 다이오드(OLED)를 포함한다.
스위칭 트랜지스터(스위칭 TR)는 스캔 라인에 연결되어 있는 게이트 전극, 데이터 라인에 연결되어 있는 전극 및 구동 트랜지스터(구동 TR)의 게이트 전극에 연결되어 있는 전극을 포함한다.
구동 트랜지스터(구동 TR)는 구동 전압(ELVDD)에 연결되어 있는 소스 전극, 유기 발광 소자의 애노드 전극에 연결되어 있는 드레인 전극, 및 스위칭 트랜지스터(스위칭 TR)에 연결되어 있는 게이트 전극을 포함한다.
제1 커패시터(Cst)는 구동 트랜지스터(구동 TR)의 게이트 전극 및 소스 전극 사이에 연결되어 있고, 유기 발광 소자(OLED)의 캐소드 전극은 공통 전압(ELVSS)에 연결되어 있다.
스캔 라인을 통해 전달되는 스캔 신호가 로우 레벨일 때, 스위칭 트랜지스터(스위칭 TR)가 턴 온 되고, 데이터 라인을 통해 전달되는 데이터 신호에 의해 제1 커패시터(Cst)가 충전된다.
제1 커패시터(Cst)에 의해 구동 트랜지스터(구동 TR)의 게이트 전압은 다음 스캔시까지 일정하게 유지되고, 구동 트랜지스터(구동 TR)의 게이트-소스 전압 차에 따르는 구동 전류가 발생한다. 그리고, 유기 발광 다이오드(OLED)는 구동 전류에 따라 발광한다.
그리고, 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 유기 발광 다이오드(OLED)의 캐소드와 공통 전압(ELVSS) 사이에 형성된 제3 트랜지스터(150)를 포함한다.
제3 트랜지스터(150)는 드레인 전극이 유기 발광 다이오드의 캐소드에 연결되고, 소스 전극이 공통 전압에 연결될 수 있다. 그리고, 제3 트랜지스터(150)의 소스 전극은 유기 발광 다이오드의 캐소드와 연결되며, 공통 전압의 제1 저항 성분과 캐소드의 제2 저항 성분이 병렬로 이중 배선을 형성할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 단면을 도시한 도면이다.
도 2을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 기판(110) 위에 버퍼(112), 게이트 절연막(114), 층간 절연막(ILD)(116), VIA(118), 화소 정의막(PDL)(120)을 포함한다.
그리고, 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 소스 전극 및 드레인 전극(132, 134), 제1 게이트 전극(136), 제1 액티브 층(138)이 구동 트랜지스터를 형성하고, 발광층(124), EL 공통층(128), 애노드 전극(122), 캐소드(126)이 화소를 형성한다. 여기서, 구동 트랜지스터는 소스 전극(132)이 구동 전압의 배선(130)과 연결될 수 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 소스 전극 및 드레인 전극(152, 154), 제2 게이트 전극(156), 제2 액티브 층(158)을 포함하는 제3 트랜지스터(150)를 포함한다.
여기서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 유기 발광 다이오드의 캐소드(126)와 제3 트랜지스터(150)의 제1 전극(154)과 연결되고, 제2 전극(152)이 공통 전압의 배선(140)과 연결된다.
정리하면, 도 1 및 도 2에서와 같이, 유기 발광 다이오드의 캐소드와 제3 트랜지스터(150)의 드레인 영역인 제1 전극(154)를 연결시킨다. 그리고, 제3 트랜지스터(150)의 소스 영역인 제2 전극(152)을 공통 전압의 배선(140)과 연결한다. 여기서, 공통 전아(ELVSS)의 보조배선은 패널의 전원공급영역에서 공급할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 EL공통층을 전영역에 증착하지 않는 구조에서 유기 발광 다이오드의 캐소드와 공통 전압(ELVSS) 사이에 별도의 트랜지스터를 형성할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 화소를 나타낸 평면도이고, 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 화소를 나타낸 평면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 적색(red)(232), 녹색(green) (234) 및 청색(blue)(236)을 발광하는 부화소 단위로 제3 트랜지스터(150a, 150b, 150c)를 형성해 공통 전압(ELVSS)의 보조 배선(210)과 연결할 수 있다.
또한, 도 4에서와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 R, G, B 부화소의 캐소드 전극과 보조 배선(210) 사이를 하나의 제3 트랜지스터(150)로 연결할 수도 있다.
그러므로, 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 제3 트랜지스터(150a, 150b, 150c) 각각의 게이트 전극에 공급되는 신호를 통해 각 R, G, B의 부화소를 개별적으로 제어할 수 있다. 또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 제3 트랜지스터(150)의 게이트 전극에 공급되는 신호를 통해 R, G, B를 포함하는 화소 단위로 유기 발광 다이오드의 구동을 제어하는 등 다양한 구동방식을 설정할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 단면을 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 화소를 나타낸 평면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 비아홀이 형성되고, 상기 비아홀을 통해서 제3 트랜지스터(150)의 소스 전극인 제2 전극(152)이 유기 발광 다이오드의 캐소드(126)와 연결될 수 있다.
그리고, 제3 트랜지스터(150)의 소스 전극인 제2 전극(152) 및 유기 발광 다이오드의 캐소드(126)는 공통 전압(ELVSS)의 배선(140)과 연결된다.
따라서, 본 발명의 제3 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 공통 전압의 배선(140)의 제1 저항 성분(Relvss)과 캐소드(126)의 제2 저항 성분(Rcathode)이 병렬로 연결되는 이중 배선이 형성될 수 있다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 ELVSS의 공통 전압 보조배선(210) 위에 VIA(118)와 PDL(120)만 오픈(Open) 시키면, 캐소드(126)가 접촉(Contact)이 될 수 있는 구조가 형성된다. 그리고, 캐소드 패터닝에 의한 전압 강하(IR Drop)를 줄이기 위해 FMM구조나 캐소드와 공통 전압을 접촉하는 구조를 사용하여 이중배선을 형성하도록 할 수 있다. 공통 전압의 배선(140)의 제1 저항 성분(Relvss)만 있을 경우보다 캐소드(126)의 제2 저항 성분(Rcathode)로 이중배선을 사용할 경우 전체 저항이 감소하게 되고, 전압 강하(IR Drop)를 줄일 수 있게 된다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 한 부화소의 등가 회로도를 나타낸 도면이고, 도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 단면을 도시한 도면이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 유기 발광 다이오드의 애노드와 캐소드 사이 또는 유기 발광 다이오드의 애노드와 공통 전압 사이에 제3 트랜지스터(350)을 형성할 수 있다.
그리고, 본 발명의 제4 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 도 8에 도시된 바와 같이, 유기발광 다이오드의 애노드(122)를 제3 트랜지스터(350)의 드레인 전극인 제1 전극(354)을 직접 연결시키게 된다. 그리고, 제3 트랜지스터(350)의 소스 전극인 제2 전극(352)은 공통 전압의 배선(140)과 연결된다. 여기서, 제3 트랜지스터(350)의 제2 전극(352)은 공통 전압의 배선(140)을 통해 유기발광 다이오드의 캐소드(126)와 연결될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 제3 트랜지스터(350)의 소스 전극인 제2 전극(352)과 연결된 공통 전압의 배선(140)을 이용해서 유기 발광 다이오드의 애노드(122)를 초기화 시키도록 제어할 수 있다.
종래 기술에 따른 화소 회로 구조는 발광 후에 애노드를 초기화 할 때 별도의 전압(Vinit)을 제공하는 추가배선이 필요하다. 아니면 종래 기술은 동시발광구동(Simultaneous Emission with Active Voltage, SEAV) 방식의 공통 전압(ELVSS) 및 구동 전압(ELVDD) 전원을 스윙(swing)하여 애노드를 초기화 한다.
하지만, 본 발명의 한 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치와 같이 할 경우 제3 트랜지스터(350)를 온(on) 시켰을 때 공통 전원(ELVSS)으로 초기화 할 수 있어 종래 기술 대비 전원배선이 줄어들어 개구율 확보에 용이하다. 또한, 본 발명의 한 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 동시발광구동 방식과 대비해서 전원 스윙(Swing)이 필요 없어 커플링(Coupling) 영향을 덜 받는 무라 프리(Mura free) 구조를 형성하거나, 파워(power) 안정화에 매우 강건한 구조가 가능하다.
이와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 캐소드(Cathode)와 공통 전압(ELVSS) 사이에 별도의 트랜지스터를 형성함으로써, OLED cap(COLED)을 좀 더 효과적으로 사용할 수 있으며, 다양한 구조의 화소 회로를 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 한 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 애노드 초기화를 위한 배선을 하나 줄여 개구율을 확보하여 수명을 늘리거나, 전원을 스윙하지 않는 구조를 형성하여 커플링 영향을 덜 받는 구조를 형성할 수 있다.
그리고, 본 발명의 한 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 전원을 스윙 하더라도 캐소드와 공통 전압 사이의 트랜지스터를 오프(Off)시킨 후 타이밍(Timing) 조절을 통해 커플링(Coupling)을 최소화 할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (15)

  1. 데이터 라인에 소스 전극이 연결되고, 스캔 라인에 게이트 전극이 연결되는 제1 트랜지스터,
    구동 전압에 소스 전극이 연결되고, 게이트 전극이 상기 제1 트랜지스터의 드레인 전극과 연결되는 제2 트랜지스터,
    상기 제2 트랜지스터의 게이트 전극과 상기 제2 트랜지스터의 소스 전극 사이에 연결되는 캐패시터,
    상기 제2 트랜지스터의 드레인 전극에 연결되는 유기 발광 다이오드, 그리고
    상기 유기 발광 다이오드 및 공통 전압 사이에 연결되어 있는 제3 트랜지스터를 포함하는 유기 발광 표시 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제3 트랜지스터는,
    드레인 전극이 상기 유기 발광 다이오드의 캐소드에 연결되고, 소스 전극이 상기 공통 전압에 연결되는 유기 발광 표시 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제3 트랜지스터의 소스 전극은,
    상기 유기 발광 다이오드의 상기 캐소드와 연결되고, 상기 공통 전압의 제1 저항 성분과 상기 캐소드의 제2 저항 성분이 병렬로 이중 배선을 형성하는 유기 발광 표시 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제3 트랜지스터는,
    각각 적색(red), 녹색(green) 및 청색(blue)을 발광하는 부화소 단위로 형성되거나 적색(red), 녹색(green) 및 청색(blue)을 모두 포함하는 화소 단위로 형성되는 유기 발광 표시 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 기판,
    상기 기판 상에 형성되는 제1 및 제2 액티브 층,
    상기 제1 및 제2 액티브 층 위에 각각 형성된 게이트 절연막,
    상기 제1 액티브 층과 대응되어 위치하며, 상기 게이트 절연막 위에 형성되는 제1게이트 전극, 상기 게이트 절연막 위에 형성되어 구동 전압과 연결되는 제1 전극, 그리고 상기 게이트 절연막 위에 형성되어 유기 발광 다이오드의 애노드와 연결되는 제2 전극을 포함하는 제1 트랜지스터, 그리고
    상기 제2 액티브 층과 대응되어 위치하며, 상기 게이트 절연막 위에 형성되는 제2 게이트 전극, 상기 게이트 절연막 위에 형성되어 상기 유기 발광 다이오드의 캐소드와 연결되는 제1 전극, 그리고 상기 게이트 절연막 위에 형성되어 공통 전압과 연결되는 제2 전극을 포함하는 제3 트랜지스터
    를 포함하는 유기 발광 표시 장치.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
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